C语言之offset_of宏和container_of宏

C语言之offset_of宏和container_of宏

在C语言编程中，offset_of宏和container_of宏是两个非常重要的工具，特别是在Linux内核编程中。本文将详细介绍这两个宏的定义、作用和工作原理，帮助读者深入理解它们在实际编程中的应用。

通过结构体整体变量来访问其中各个元素，本质上是通过指针方式来访问的，形式上是通过.的方式来访问的（这时候其实是编译器帮我们自动计算了偏移量）。

1：offset_of宏

作用：计算结构体中某个元素和结构体首地址的偏移量（其实质是通过编译器来帮我们计算）。

定义：

#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((int) &((TYPE *)0)->MEMBER)

参数分析：TYPE是结构体类型，MEMBER是结构体中一个元素的元素名

返回值：member元素相对于整个结构体变量的首地址的偏移量，类型是int

原理：通过虚拟一个type类型结构体变量，然后用type.member的方式来访问那个member元素，继而得到member相对于整个变量首地址的偏移量。

• (TYPE *)0 这是一个强制类型转换，把0地址强制类型转换成一个指针，这个指针指向一个TYPE类型的结构体变量。 （实际上这个结构体变量可能不存在，但是只要我不去解引用这个指针就不会出错）。

• ((TYPE *)0)->MEMBER (TYPE *)0是一个TYPE类型结构体变量的指针，通过指针来访问这个结构体变量的member元素

• &((TYPE *)0)->MEMBER 等效于&(((TYPE *)0)->MEMBER)，意义就是得到member元素的地址。但是因为整个结构体变量的首地址是0，所以member元素的地址就是member元素相对于整个结构体的偏移量

2：container_of宏：

container_of宏是linux内核中常用的一个宏，用于从结构体元素中获取这个结构体本质的指针，也就是通过结构体变量中的某个成员变量来获取整个结构体的首地址

container_of宏定义如下

#define container_of(ptr, type, member) ({      \  
   const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);    \  
   (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})  

分析：

• (1)作用：知道一个结构体中某个元素的指针，反推这个结构体变量的指针。有了container_of宏，我们可以从一个元素的指针得到整个结构体变量的指针，继而得到结构体中其他元素的指针。

• (2)typeof关键字的作用是：typepof(a)时由变量a得到a的类型，typeof就是由变量名得到变量数据类型的。

• (3)这个宏的工作原理：先用typeof得到member元素的类型定义成一个指针，然后用这个指针减去该元素相对于整个结构体变量的偏移量（偏移量用offsetof宏得到的），减去之后得到的就是整个结构体变量的首地址了，再把这个地址强制类型转换为type *即可。